DE10062020A1 - Elektrodenpaar zur Erfassung der Acidität und Basizität von Öl - Google Patents

Abstract

Bereitgestellt wird ein Paar aus Elektroden, bei dem sich eine Potentialdifferenz gemäß der Acidität oder der Basizität von Öl ändert, wobei eine Bezugselektrode aus Kobalt (Co) oder einer Kobaltlegierung hergestellt ist und eine Erfassungselektrode aus Wolfram (W) oder einer Wolframlegierung hergestellt ist. Die Erfassungselektrode wird in Kombination mit der Bezugselektrode verwendet. Entsprechend kann ein Paar aus Elektroden zur Erfassung der Acidität oder der Basizität des Öls bereitgestellt werden, welche einen neuen Elektrodenwerkstoff verwenden, der gegenüber der Umwelt nicht gefährlich ist und gleichzeitig zur Verwendung in einem Halbleiterherstellungsverfahren geeignet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Paar aus Elektroden zur Erfassung der Acidität oder Basizität von Öl, welches eine Potentialdifferenzänderung gemäß der Acidität oder Basizität des Öls erfährt. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Bezugselektrode und eine Erfassungselektrode bzw. Ansprechelektrode, die das Elektrodenpaar ausbilden.

Verschiedene Arten von Ölen wie beispielsweise ein Brennstofföl, ein Betriebsöl, ein Härteöl und ein Schmieröl werden industriell verwendet. Jedoch ist bekannt, dass sie infolge einer Oxidation durch Luft, einer Ansammlung eines Verbrennungserzeugnisses oder dergleichen während einer Lagerung oder Verwendung einen allmählichen Anstieg in ihrer Acidität zeigen, und eventuell Korrosion oder eine unerwünschte Verschlechterung bzw. Beeinträchtigung ihrer Anfangseigenschaften erleiden. Daher ist es hinsichtlich der Instandhaltung von Öl eine sehr wichtige Angelegenheit, seine Verschlechterung beziehungsweise Schädigung schnell und genau zu erfassen.

Zur Erfassung einer derartigen Schädigung von Öl ist beispielsweise in der US-A-5,146,169, der JP-A-6-201649 beziehungsweise der JP-A-62-25250 ein Elektrodenpaar durch eine Erfassungselektrode, deren Potentialdifferenz als Reaktion auf die Acidität oder Basizität des Öls variiert, und eine Bezugselektrode ausgebildet, die sich von der Erfassungselektrode hinsichtlich eines eine Potentialänderung darstellenden Anstiegsgrads unterscheidet.

Ferner wird in einem Elektrodenpaar gemäß der JP-A-62-25250 Pb (Blei) für eine Bezugselektrode des Elektrodenpaars verwendet. Da Pb jedoch einen für die Umwelt gefährlichen Stoff darstellt, ist die Verwendung von Pb als Bezugselektrode nicht wünschenswert.

Andererseits ist für eine Erfassungselektrode, die in Kombination mit einer Bezugselektrode zu verwenden ist, SUS (rostfrei) bekannt. Dabei wird ein Elektrodenabschnitt plattenartig ausgebildet, womit seine Größe zwangsläufig groß wird, sodass sich seine Anordnungseigenschaften verschlechtern. Um ein derartiges Problem zu lösen, wird eine Größenreduktion des Elektrodenabschnitts unter Verwendung eines Halbleiterherstellungsverfahrens wie beispielsweise Siebdrucken, Beschichten oder Aufstäuben bzw. Bedampfen erwogen. Jedoch sind Metalle wie etwa SUS für dieses Herstellungsverfahren nicht geeignet.

Angesichts der vorstehenden Probleme ist es Aufgabe der Erfindung, ein Paar aus Elektroden zur Erfassung von Acidität oder Basizität von Öl bereitzustellen, welche aus einem für die Umwelt nicht gefährlichen neuen Elektrodenwerkstoff hergestellt sind, aber für eine Verwendung in einem Halbleiterherstellungsverfahren geeignet sind, und eine Bezugselektrode und eine Erfassungselektrode bzw. Ansprechelektrode bereitzustellen, die für das Paar aus Elektroden in geeigneter Weise verwendet werden können.

In einem erfindungsgemäßen Paar aus Elektroden, bei dem sich eine Potentialdifferenz gemäß einer Acidität oder Basizität von Öl ändert, ist eine Bezugselektrode aus Kobalt oder eine Kobaltlegierung hergestellt und ist eine Erfassungselektrode aus Wolfram oder einer Wolframlegierung hergestellt. Die Erfassungselektrode wird in Kombination mit der Bezugselektrode verwendet. Das Kobalt oder die Kobaltlegierung und das Wolfram oder die Wolframlegierung sind keine für die Umwelt gefährlichen Substanzen und es ist möglich, die Herstellung der Elektroden durch Siebdrucken, Beschichten oder Aufstäuben bzw. Besputtern auszuführen. Entsprechend kann ein Paar aus Elektroden zur Erfassung der Acidität oder der Basizität des Öls bereitgestellt werden, welche einen neuen gegenüber der Umwelt nicht gefährlichen Elektrodenwerkstoff verwenden und gleichzeitig zur Verwendung in einem Halbleiterherstellungsverfahren geeignet sind.

Alternativ wird die mit der Bezugselektrode kombinierte Erfassungselektrode aus Titan oder einer Titanlegierung hergestellt. Dabei weist die Erfassungselektrode eine Oxidschicht an seiner Oberfläche auf, wobei eine Dicke der Oxidschicht im Bereich von 7-80 nm liegt. Demgemäß kann die Erfassungsleistung der Erfassungselektrode verbessert werden. Entsprechend kann der gleiche Effekt wie vorstehend angeführt erzielt werden.

Mit der Erfindung werden ein Paar aus Elektroden gemäß Patentanspruch 1, eine Bezugselektrode gemäß Patentanspruch 2, eine Erfassungselektrode gemäß Patentanspruch 5 oder 6 und eine Erfassungsvorrichtung gemäß Patentanspruch 7 bereitgestellt. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung werden aus der nachstehenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die angefügte Zeichnung ersichtlich. Es zeigen:

Fig. 1 eine Charakteristikdarstellung einer Erfassungselektrode (W), die konkret mit einer Silber- /Silberchloridelektrode als einem Standard gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung gemessen ist,

Fig. 2 eine Charakteristikdarstellung einer Bezugselektrode (Co), die konkret mit der Silber-/Silberchloridelektrode als einem Standard gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel gemessen ist,

Fig. 3 eine Charakteristikdarstellung eines ausgegebenen Potentials unter Verwendung eines Paars aus einer Co- Elektrode bzw. Kobaltelektrode und einer W-Elektrode bzw. Wolframelektrode gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel, und

Fig. 4 eine Darstellung zur Veranschaulichung einer Beziehung zwischen einer Dicke einer Oxidschicht einer aus Ti bzw. Titan oder einer Ti-Legierung bzw. Titanlegierung hergestellten Erfassungselektrode und einem bei der Elektrode erzeugten Potential gemäß einer Abwandlung des Ausführungsbeispiels.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die angefügte Zeichnung beschreiben.

Für ein Elektrodenpaar, das einer Potentialdifferenzänderung gemäß der Acidität oder Basizität von Öl ausgesetzt ist, wird als Bezugselektrode ein reiner Stoff aus Kobalt (Co) verwendet, während als Erfassungselektrode in Kombination mit der Bezugselektrode ein reiner Stoff aus Wolfram (W) verwendet wird.

Obwohl keine bestimmte Beschränkung für eine jede Elektrode aus dem Elektrodenpaar auferlegt ist, kann sie beispielsweise wie bei einer gewöhnlich verwendeten Elektrode in einer kammartiger Form ausgebildet sein. Im Einzelnen wird das Paar aus Elektroden hergestellt, indem Co oder W zur Ausbildung ihrer Schicht auf einer Oberfläche eines aus Aluminiumoxid bzw. Tonerde oder aus Harz hergestellten Substrats oder eines aus Si oder Sus hergestellten Substrats mit einem darauf ausgebildeten Isolator aufgestäubt werden, und indem anschließend ihr Muster mittels Photolithografie in eine kammartige Form gebracht wird, so dass jeweils eine Bezugselektrode und eine Erfassungselektrode ausgebildet wird. Ferner wird der kammförmige Abschnitt der Bezugselektrode gegenüber dem der Erfassungselektrode ausgebildet, um mit dem Abschnitt der Erfassungselektrode in Eingriff zu gelangen. Zwischen der Bezugselektrode und der Erfassungselektrode wird die Potentialdifferenz entsprechend der Acidität oder der Basizität des Öls als ein ausgegebenes Potential (Sensorausgabe) erfasst, sodass eine Schädigung des Öls erfasst werden kann.

Nachstehend werden Untersuchungsbeispiele hinsichtlich der Leistungsfähigkeit der Erfassungselektrode und der Bezugselektrode des Ausführungsbeispiels zur Erfassung der Acidität oder der Basizität eines Öls beschrieben. Die Erfassungselektrode und die Bezugselektrode sind jeweils streifenartig (beispielsweise mit einer Länge von 5 cm, einer Breite von 3 cm und einer Stärke von 2 cm) ausgebildet, und werden in mehrere Lösungen (Testlösungen) getaucht, die hinsichtlich des Beeinträchtigungsgrades bzw. Schädigungsgrades unterschiedlich sind. Die Testlösungen werden jeweils durch 25-faches Verdünnen von Schmierölen für einen Benzinmotor mit einem Lösungsmittel (eine Mischung aus Toluol, Isopropanol bzw. Isopropylalkohol und Wasser zu 50 : 49,5 : 0,5) erzielt, wie es in JIS K2501 festgelegt ist.

Danach wird die Erfassungselektrode (W) oder die Bezugselektrode (Co) dieses Ausführungsbeispiels mit einer Silber-/Silberchloridelektrode kombiniert, welche eine bekannte Bezugselektrode darstellt. In einer jeden Testlösung ist beispielsweise der Abstand zwischen der Erfassungselektrode oder der Bezugselektrode und der dazu gegenüber angeordneten Silber-/Silberchloridelektrode etwa mit 3 cm festgelegt und wird die Potentialdifferenz zwischen ihnen unter Verwendung eines Potentiometers bei Raumtemperatur gemessen. Fig. 1 zeigt eine Beziehung zwischen der Potentialdifferenz (Elektrodenpotential in Volt) der Erfassungselektrode W, die konkret mit der Silber-/Silberchloridelektrode als einem Standard gemessen ist, und dem pH-Wert der Testlösungen gemäß einer Messung durch eine pH-Messeinrichtung. Fig. 2 zeigt eine Beziehung zwischen der Potentialdifferenz (Elektrodenpotential in Volt) der Bezugselektrode Co, die konkret mit der Silber- /Silberchloridelektrode als einem Standard gemessen ist, und dem pH-Wert der Testlösungen.

Gemäß Fig. 1 weist die Potentialdifferenz (Elektrodenpotential) der W-Elektrode als Reaktion auf eine Änderung (einen Anstieg) des ph-Werts der Testlösungen eine negative Steigung auf. Daher zeigt die W-Elektrode eine zufriedenstellende Wirksamkeit als eine Erfassungselektrode. Gemäß Fig. 2 weist die Potentialdifferenz (Elektrodenpotential) der Co-Elektrode als Reaktion auf eine pH-Änderung (einen Anstieg) der Testlösung eine positive Steigung oder eine flache Kennlinie im Gegensatz zu der der W-Elektrode auf. Daher zeigt die Co-Elektrode eine zufriedenstellende Wirksamkeit als Bezugselektrode. Die Bezugselektrode (Co) und die Erfassungselektrode (W) weisen als Reaktion auf eine ph- Änderung zueinander entgegengesetzte Steigungen auf. Selbst wenn die Bezugselektrode und die Erfassungselektrode als Reaktion auf die pH-Änderung gleichartige Steigungen zeigen, können sie zumindest dann verwendet werden, wenn ihre Anstiegsgrade des Elektrodenpotentials relativ zu der pH-Änderung unterschiedlich sind.

Die Co-Elektrode als die Bezugselektrode und die W- Elektrode als die Erfassungselektrode werden in Kombination verwendet, wobei die Potentialdifferenz zwischen dem Paar aus der Co-Elektrode und der W-Elektrode zur Erfassung der Acidität oder der Basizität von Öl erfasst wird, sodass ein ausgegebenes Potential (Sensorausgabe) entsprechend der Acidität oder der Basizität des Öls erzielt wird. Fig. 3 zeigt die Charakteristik des ausgegebenen Potentials (Einheit Volt) des Öls, das unter Verwendung des Paars aus der Co-Elektrode und der W-Elektrode bestimmt wird. Durch Verwendung dieses Paars aus Co-Elektrode und W-Elektrode kann die Acidität oder die Basizität des Öls gemäß Fig. 3 genau erfasst werden.

Als die Erfassungselektrode des Ausführungsbeispiels kann nicht nur die aus einer reinen Wolframsubstanz ausgebildete Erfassungselektrode verwendet werden, sondern kann auch eine Erfassungselektrode verwendet werden, die aus einer Legierung aus W und aus einem weiteren Metall (etwa Ti, Pt oder Ag) ausgebildet ist. Als die Bezugselektrode kann nicht nur die aus einer reinen Kobaltsubstanz ausgebildete Bezugselektrode verwendet werden, sondern kann auch eine Bezugselektrode verwendet werden, die aus einer Legierung aus Co und aus einem weiteren Metall (etwa Cu oder Ni) ausgebildet ist. Selbst wenn die Erfassungselektrode oder die Bezugselektrode aus einer W-Legierung oder einer Co- Legierung ausgebildet ist, kann ein ausgegebenes Potential entsprechend der Acidität oder der Basizität des Öls durch Messung der Potentialdifferenz zwischen den beiden Elektroden zur Verfügung stehen.

Wie vorstehend beschrieben ist in diesem Ausführungsbeispiel die Bezugselektrode aus Co oder einer Co-Legierung ausgebildet, während die Erfassungselektrode aus W oder einer W-Legierung ausgebildet ist. Das Co, die Co-Legierung, das W und die W-Legierung sind keine gegenüber der Umwelt gefährlichen Stoffe und ermöglichen die Herstellung des Elektrodenabschnitts durch Siebdrucken, Beschichten oder Aufstäuben. Erfindungsgemäß kann ein Paar aus Elektroden zur Erfassung der Acidität oder der Basizität des Öls bereitgestellt werden, die einen gegenüber der Umwelt nicht gefährlichen neuen Elektrodenwerkstoff verwenden und gleichzeitig zur Verwendung in einem Halbleiterherstellungsverfahren geeignet sind. Das heißt, die vorstehend beschriebene Bezugselektrode und Erfassungselektrode können für das Elektrodenpaar zur Erfassung der Acidität oder der Basizität des Öls geeignet sein.

Verglichen mit der Verwendung eines Elektrodenwerkstoffs wie etwa eines rostfreien Werkstoffs kann das Elektrodenpaar dieses Ausführungsbeispiels in uneingeschränkter Weise geformt bzw. ausgebildet werden. Beispielsweise können die kammförmige Bezugselektrode und die kammförmige Erfassungselektrode an dem vorstehend beispielhaft angeführten Substrat unter Verwendung des Halbleiterherstellungsverfahrens ausgebildet werden. Folglich kann gemäß diesem Ausführungsbeispiel ein Elektrodenpaar mit verringerter Größe und darüber hinaus guten Anordnungseigenschaften bereitgestellt werden.

Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf die angefügte Zeichnung vollständig in Verbindung mit ihrem bevorzugten Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, bleibt anzumerken, dass verschiedene mögliche Änderungen und Abwandlungen für den Fachmann offensichtlich sind.

Beispielsweise kann die Erfassungselektrode aus Titan (Ti) oder einer Titanlegierung ausgebildet sein. In diesem Fall wird eine Oberfläche bevorzugt, an der durch thermische Oxidation oder ein gleichartiges Verfahren eine Oxidschicht mit einer Dicke von nicht weniger als 7 nm und nicht mehr als 80 nm ausgebildet ist. Die Erfassungselektrode aus Titan oder einer Titanlegierung mit einer Oxidschicht an ihrer Oberfläche weist eine verbesserte Empfindlichkeit auf.

Fig. 4 veranschaulicht eine Beziehung zwischen einer Dicke (nm) einer Oxidschicht, die an der aus Ti (oder einer Ti- Legierung) hergestellten Erfassungselektrode ausgebildet ist, und einem bei der Elektrode erzeugten Potential (V). Gemäß Fig. 4 ist verständlich, dass das gewünschte Potential bei der aus Ti (oder einer Ti-Legierung) hergestellten Erfassungselektrode erzeugt werden kann, wenn die Dicke der an ihrer Oberfläche ausgebildeten Oxidschicht nicht geringer als 7 nm und nicht größer als 80 nm ist.

Ebenso kann ein Paar aus Elektroden gebildet werden, indem in Kombination eine aus Co oder einer Co-Legierung hergestellte Bezugselektrode und eine aus einem Elektrodenwerkstoff (wie etwa Ti, Pt oder Ag) hergestellte Erfassungselektrode verwendet werden. Der Elektrodenwerkstoff wie etwa Ti, Pt oder Ag ist gegenüber der Umwelt nicht gefährlich und ist zur Verwendung in einem Halbleiterherstellungsverfahren geeignet. Alternativ kann ein Paar aus Elektroden ausgebildet werden, indem in Kombination eine Bezugselektrode, die aus einem gegenüber der Umwelt nicht gefährlichen und zur Verwendung in einem Halbleiterherstellungsverfahren geeigneten Elektrodenwerkstoff (etwa Cu oder Ni) hergestellt ist, und eine aus W oder einer W-Legierung hergestellte Erfassungselektrode verwendet wird.

Derartige Änderungen und Abwandlungen liegen verständlicherweise im Bereich der Erfindung gemäß der Definition durch die angefügten Patentansprüche.

Wie vorstehend angeführt ist bezüglich eines Paars aus Elektroden, bei dem sich eine Potentialdifferenz gemäß der Acidität oder der Basizität von Öl ändert, eine Bezugselektrode aus Kobalt (Co) oder einer Kobaltlegierung hergestellt und ist eine Erfassungselektrode aus Wolfram (W) oder einer Wolframlegierung hergestellt. Die Erfassungselektrode wird in Kombination mit der Bezugselektrode verwendet. Entsprechend kann ein Paar aus Elektroden zur Erfassung der Acidität oder der Basizität des Öls bereitgestellt werden, welche einen neuen Elektrodenwerkstoff verwenden, der gegenüber der Umwelt nicht gefährlich ist und gleichzeitig zur Verwendung in einem Halbleiterherstellungsverfahren geeignet ist.

Claims (7)

1. Ein Paar aus Elektroden zur Erfassung einer Acidität oder einer Basizität von Öl, mit
einer aus Kobalt (Co) oder einer Kobaltlegierung hergestellten Bezugselektrode und
einer aus Wolfram (W) oder einer Wolframlegierung hergestellten Erfassungselektrode,
wobei die Erfassungselektrode in Kombination mit der Bezugselektrode verwendet wird und sich eine Potentialdifferenz zwischen der Erfassungselektrode und der Bezugselektrode gemäß der Acidität oder der Basizität des Öls ändert.

2. In Kombination mit einer Erfassungselektrode verwendete Bezugselektrode für ein Paar aus Elektroden, bei dem sich eine Potentialdifferenz gemäß einer Acidität oder einer Basizität von Öl ändert, wobei die Bezugselektrode aus Kobalt (Co) oder einer Kobaltlegierung hergestellt ist.

3. Bezugselektrode nach Anspruch 2, wobei
die mit der Bezugselektrode kombinierte Erfassungselektrode aus Titan (Ti) oder einer Titanlegierung hergestellt ist,
die Erfassungselektrode an ihrer Oberfläche eine Oxidschicht aufweist, und
die Dicke der Oxidschicht im Bereich von 7 bis 80 nm liegt.

4. Bezugselektrode nach Anspruch 2, wobei die mit der Bezugselektrode kombinierte Erfassungselektrode aus Wolfram (W) oder einer Wolframlegierung hergestellt ist.

5. In Kombination mit einer Bezugselektrode verwendete Erfassungselektrode für ein Paar aus Elektroden, bei dem sich eine Potentialdifferenz gemäß einer Acidität oder einer Basizität von Öl ändert, wobei die Erfassungselektrode aus Wolfram (W) oder einer Wolframlegierung hergestellt ist.

6. In Kombination mit einer Bezugselektrode verwendete Erfassungselektrode für ein Paar aus Elektroden, bei dem sich eine Potentialdifferenz gemäß einer Acidität oder einer Basizität von Öl ändert, wobei
die Erfassungselektrode aus Titan (Ti) oder einer Titanlegierung hergestellt ist,
die Erfassungselektrode an ihrer Oberfläche eine Oxidschicht aufweist, und
die Dicke der Oxidschicht im Bereich von 7 bis 80 nm liegt.

7. Erfassungsvorrichtung zur Erfassung einer Acidität oder Basizität von Öl, mit
einer aus Kobalt (Co) oder einer Kobaltlegierung hergestellten ersten Elektrode und
einer aus Wolfram (W) oder einer Wolframlegierung hergestellten zweiten Elektrode,
wobei die zweite Elektrode in Kombination mit der ersten Elektrode verwendet wird und sich eine Potentialdifferenz zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode gemäß der Acidität oder der Basizität des Öls ändert.